JPH11347027A

JPH11347027A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置

Info

Publication number: JPH11347027A
Application number: JP10156002A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Taguchi; 克行田口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-12-21
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: JP4282110B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像再構成におけるコーンビームアーチファク
ト等の抑制を図ったＸ線コンピュータ断層撮影装置を提
供することを目的とする。【解決手段】画像再構成部３１は、３次元画像再構成す
るに際し、投影データを収集した焦点位置と、それを除
く全焦点位置から決定される再投影面（面検出器）上の
全直線に沿ったフィルタ処理（「傾斜方向フィルタ処
理」）を施した後に３次元逆投影することで、再構成画
像のアーチファクトを効果的に抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体にＸ線を曝
射して得られた投影データに対し再構成演算を行ない、
これにより被検体の断層画像を得るＸ線コンピュータ断
層撮影装置に関し、特に、円錐状のＸ線ビーム（「コー
ンビーム」とも称する）を曝射するＸ線コンピュータ断
層撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】（１）ファンビームＣＴとコーンビーム
ＣＴファンビームＣＴはファン（扇）状のＸ線ビームを照射
するものであり、図１５（ａ）に示すように、検出素子
１００が一次元方向（チャンネル方向）に配列されたシ
ングルスライス検出器１０１を備える。同図において、
ＦはＸ線焦点、αはファンビームのファン角を示してい
る。

【０００３】コーンビームＣＴは、コーンビーム（円
錐）状のＸ線を照射するものであり、図１５（ｂ）に示
すように、検出素子２００が列方向とチャンネル方向の
二次元方向に配列された面検出器２０１を備える。同図
において、βはコーン角を示している。検出素子２００
の列方向はＺ軸（被検体の体軸方向及びスライス方向）
に平行となっている。

【０００４】（２）ファンビーム再構成ファンビームＣＴにおける画像再構成は、例えば次のよ
うにして行われる。すなわち、被検体の周囲でＸ線管を
回転させながらＸ線を照射し、Ｘ線管に対向して配置さ
れる検出器で収集した透過Ｘ線強度を基に投影データを
得て、所定の補正処理を行なった後、コンボリューショ
ン・バックプロジェクション（ＣＢＰ：Convolution Ba
ckprojection、畳み込み・逆投影）法によって画像を再
構成する。

【０００５】図１６はＣＢＰ法による再構成処理の流れ
を示す図である。同図（ａ）において太矢印は被検体を
模式的に示している。ＣＢＰ法では、全角度での投影デ
ータを収集してその補正を行ない（同図（ｂ））、再構
成関数とのコンボリューション演算および全角度での逆
投影演算を行なう（同図（ｃ））。なお、同図（ｄ）は
ある角度における逆投影を示している。

【０００６】（３）工藤らのコーンビーム再構成法コーンビームＸ線の焦点が直線及び円軌道を描くような
スキャンによるデータ収集、及びこれにより得られたデ
ータに基づく画像再構成に関する技術が、以下の参考文
献１及び２に記載されている。Ｘ線の焦点が直線及び円
軌道を描く場合のスキャンのジオメトリを図１１に示
す。

【０００７】参考文献１（“Derivation and Implement
ation of a Cone Beam Reconstruction Algorithm for
Non-planar Orbits," Hiroyuki Kudo and Tsuneo Sait
o, IEEE Trans. On Med. Imag.,MI-13,pp.196-211,1994
）参考文献２（“An Extended Completeness Condition f
or Exact Cone-Beam Reconstruction and Its Applicat
ion," H.Kudo and T.Saito, Proc. IEEE Nucl.Sci. Sym
p. & Med.Imag.Conf.,pp.1710-1714,1994）参考文献３（“Exact Cone-Beam Reconstruction with
a New Completeness Condition," H.Kudo and T.Saito,
Proc.1995 Intern. Meeting on Fully 3D Image Recons
truction in Radiology and Nuclear Medicine,pp.225-
229,1995）参考文献４（“Fast and Stable Extended Cone-Beam F
iltered Backprojection Method for Non-Planar Orbi
t," H.Kudo and T.Saito, Proc. IEEE Nucl. Sci. Sym
p. & Med.Imag.Conf.,1996）（４）再構成領域良く知られているＦｅｌｄｋａｍｐらによる近似的コー
ンビーム再構成においては、ビームが一部しか通過しな
い領域で画質劣化問題が発生し、これにより再構成領域
が狭くなるという問題がある。再構成領域を拡大した場
合、同一のデータ量では分解能が低下する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、下記のＸ線
コンピュータ断層撮影装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】（１）画像再構成におけるコーンビームア
ーチファクト等の抑制を図ったＸ線コンピュータ断層撮
影装置。

【００１０】（２）直線及び円軌道の組み合わせスキャ
ンに応じた合理的な画像を得ることができるＸ線コンピ
ュータ断層撮影装置。

【００１１】（３）高分解能の画像が得られるととも
に、再構成領域を拡大して粗い画像を得るＸ線コンピュ
ータ断層撮影装置。

【００１２】（４）上記（１）よりも実装に適したコー
ンビームＣＴ。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために本発明は次のように構成されている。

【００１４】（１）本発明のＸ線コンピュータ断層撮影
装置は、平面検出器を有し、コーンビームデータを収集
するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、焦点軌跡
に対応する特定の傾斜方向に沿って投影データをフィル
タ処理するフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理が施
された投影データを３次元逆投影する３次元逆投影手段
と、を具備する。

【００１５】この構成によれば、焦点軌跡に対応する特
定の傾斜方向に沿って投影データにフィルタ処理を施す
ので、このフィルタ処理結果として得られた投影データ
を３次元逆投影して得られる再構成画像においてアーチ
ファクトを効果的に抑制できる。

【００１６】（２）本発明のＸ線コンピュータ断層撮影
装置は、平面検出器を有し、コーンビームデータを収集
するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、少なくと
も２種類の軌道をスキャンするスキャン手段と、前記平
面検出器から得られたデータに対し、前記スキャン軌道
の相違に応じて異なるコンボリューション関数を用い、
分解能の異なる画像を再構成する再構成手段と、を具備
する。

【００１７】この構成によれば、少なくとも２種類のス
キャン軌道で収集したデータを組み合わせて画像を再構
成する際に、スキャン軌道の相違に応じて異なるコンボ
リューション関数を用い、分解能の異なる画像を再構成
するので、ノイズ及びアーチファクトを抑制できる。

【００１８】（３）本発明のＸ線コンピュータ断層撮影
装置は、第１の収集範囲のコーンビームデータ及びこの
第１の収集範囲よりも広い第２の収集範囲のコーンビー
ムデータを収集する収集手段と、前記第２の収集範囲の
コーンビームデータを第１の分解能で３次元再構成し、
及び前記第１の収集範囲のコーンビームデータを前記第
１の分解能よりも高い第２の分解能で３次元再構成する
３次元再構成手段と、を具備する。

【００１９】この構成によれば、高分解能の再構成画像
と、広範囲の再構成画像とを得ることができる。

【００２０】（３）本発明のＸ線コンピュータ断層撮影
装置は、平面検出器を有し、コーンビームデータを収集
するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記平面
検出器上の投影データを再投影する再投影手段と、前記
再投影データを所定の関数とコンボリューション処理す
るコンボリューション手段と、前記コンボリューション
データを前記平面検出器上に逆投影する逆投影手段と、
前記逆投影データを３次元再構成する３次元再構成手段
と、を具備する。

【００２１】この構成によれば、本発明の３次元再構成
原理が適用された、より具体的な構成のＸ線コンピュー
タ断層撮影装置を提供できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の種々の実施形態を説明する。

【００２３】（第１実施形態）第１実施形態は「傾斜方
向コンボリューション」による画像再構成を行うＸ線コ
ンピュータ断層撮影装置に関する。

【００２４】図１は本発明の第１実施形態に係るコーン
ビームＣＴの構成を示すブロック図である。図１におい
て、コーンビームＣＴ１０は、コーンビーム形状のＸ線
を照射するためのＸ線管２１と、このＸ線管２１に対し
図示しない被検体を挟んで対向配置される面検出器２３
とが一体で回転可能な如く架台２５に取り付けられてい
る。Ｘ線管２１には、Ｘ線制御装置１７からの制御によ
り高電圧発生装置１９において発生された高電圧が供給
される。またＸ線制御装置１７はシステム制御部１１に
よって制御される。

【００２５】架台・寝台制御部１３は架台２５の図示し
ない架台回転部を制御することによりＸ線管２１及び面
検出器２３を回転駆動する一方、寝台移動部１５を制御
することにより被検体が載置される寝台１５ａをＺ軸方
向に移動させる。

【００２６】面検出器２３にはデータ収集部２７が接続
されている。データ収集部２７は、システム制御部１１
による制御に従い、面検出器２３の検出器出力に基づい
て被検体の多方向からの投影データを得る。データ収集
部２７によって得られた投影データは画像再構成部３１
に送られるとともに、以降において説明する画像再構成
処理に供される。画像再構成部３１における再構成処理
によって得られた被検体の画像は表示部３３によって表
示される。

【００２７】ここで、本発明の特徴点に係る画像再構成
処理について説明する。

【００２８】先ずは、本発明による画像再構成の原理を
２次元の画像再構成に適用した場合について説明し、次
にこの２次元再構成を拡張して本発明に係る近似的コー
ンビーム再構成の原理を説明する。尚、簡単のためここ
ではパラレルビームを用い回転中心のみに被写体が存在
する場合を例にとって説明し、直感的な理解が得られる
ようにする。

【００２９】図２（ａ）〜（ｃ）は２次元再構成の原理
を説明するための図である。

【００３０】再構成関数とのコンボリューション演算
（畳み込み演算）を行なわないで単純に逆投影（演算）
だけを行った場合、例えば図２（ａ）に示すように、ビ
ュー角βｍの投影データ４ａ−１の逆投影によって得ら
れたパーシャル画像データ４ａ−２には被写体の偽像
（アーチファクト）が生じる。なお、図２（ａ）におい
て、４ａ−３はビュー角βｍによるパーシャル画像デー
タを所定の方向に再投影して得られたパーシャル再投影
データを示している。

【００３１】さらにビュー角βｎについても同様の逆投
影を行った場合、すなわち、ビュー角βｎの投影データ
４ｂ−１を単純に逆投影して得られるパーシャル画像デ
ータは、図２（ｂ）に示す通り４ｂ−２となる。そして
図２（ｂ）において、４ｂ−３はパーシャル画像データ
４ａ−２及び４ｂ−２を所定の方向に再投影することに
よって得られたパーシャル再投影データを示す。

【００３２】以上のようにしてビュー角度を変えて逆投
影を繰り返した場合（ここでは半回転でｎビュー（例え
ば５００）とする）、再構成画像は図２（ｃ）の４ｃ−
１に示すようになる。これによると被写体は確かに再現
されてはいるが、その周囲に強烈なアーチファクトを伴
っていることがわかる。

【００３３】そして、このアーチファクトを除去するこ
とを考える。このアーチファクトを含んだ画像４ｃ−１
を、ある任意のビュー角βｊ（第ｊビュー）に再投影す
ると、この再投影データは４ｃ−２に示すようになる。

【００３４】そこで、４ｃ−４に示すデータをβｊから
逆投影し、ビュー角βｊ以外の他のビュー角（第ｊビュ
ー以外の残りの４９９ビュー）によるアーチファクトを
抑制する。

【００３５】ただしβｊ以外の残りの４９９ビューによ
るアーチファクト（例えばあるピクセルに生じたアーチ
ファクト）は、そのアーチファクトを発生させたビュー
以外の４９９ビューによって消すことになる。すなわ
ち、初期の投影データ４ｃ−３と、この投影データ４ｃ
−３と再投影データ４ｃ−２との差のデータとを加算す
ることで得られるデータ４ｃ−４を逆投影する。あるい
は、これと同等の結果が得られるような前処理演算を定
義しても良い。

【００３６】２次元の画像再構成理論は、再構成関数と
コンボリューションして再構成データを生成している、
と解釈することが出来るので、元々の信号分布をＳ
（ｘ，ｙ）、アーチファクト分布をＡ（ｘ，ｙ）、再構
成画像をＩｍａｇｅ（ｘ，ｙ）、「データｄａｔａをパ
スに沿った位置に加算する」という逆投影演算をＢＰＪ
（ｄａｔａ）とするとき、投影データ（線積分）ｐ、お
よび再構成した画像の線積分による再投影データｒｅｐ
は次のように表される。

【００３７】

【数１】

【００３８】そして、この投影データｐを単純に逆投影
すると再構成画像ｉｍａｇｅはアーチファクトを含むた
め次のように表される。

【００３９】

【数２】

【００４０】ここで、アーチファクトが抑制された画像
が再構成されるためには、逆投影演算は線形であること
を考慮し、次の条件を満たす必要がある。

【００４１】

【数３】

【００４２】なお、上式（２）に示すように、Ｐｒｅ
（ｐ）＝２ｐ−ｒｅｐとなるような前処理演算を行った
後に、このデータを逆投影するようにしても良い。

【００４３】この原理はパラレルビームのみならず、フ
ァンビームであっても同様である。すなわちｐおよびｒ
ｅｐをファンビームで行い、それに応じてＰｒｅが変形
すれば良い。

【００４４】次に、上述したような２次元の画像再構成
原理を３次元の画像再構成に応用する。先ずは円軌道に
よるスキャンを考え、被写体はボクセルＶｓのみに存在
すると仮定する。

【００４５】被写体にコーンビームを曝射し、これによ
り得られた投影データに基づきＦｅｌｄｋａｍｐ再構成
に代表される近似的３次元再構成（フィルタ補正逆投影
法）を行った場合、この再構成によって得られるボリュ
ームは、コーンビームアーチファクト、つまり図３に示
すような砂時計状のアーチファクトを含んでいる。この
アーチファクトは、チャンネル方向のコンボリューショ
ン演算と、Ｘ線パスに沿った逆投影演算との近似の誤差
であり、この誤差はボクセルを通過したＸ線パスの全方
向に発生する。

【００４６】さて、上述した２次元の場合と同様に投影
データをそのまま逆投影すると、再構成されるボリュー
ムデータは、ボクセルＶｓ（すなわち被写体）とアーチ
ファクトとを含み、次のように表される。

【００４７】

【数４】

【００４８】このボリュームデータをビュー角βから再
投影して得られる再投影データは次のように表される。

【００４９】

【数５】

【００５０】ここで、図４に示すように、ビュー角βｍ
からの単純逆投影によって得られるデータは、Ｘ線パス
上、つまり焦点βｍｆとボクセルＶｓとを結んだ直線上
Ｌｍ上に分布する。これをビュー角βｊから再投影する
と、焦点βｍｆと焦点βｊｆとを含む平面Ｐｊｍがビュ
ー角βｊにおける検出器面βｊｄを横切る直線Ｌｊｍ上
に、再投影データが得られる。この再投影データには、
図５に示すように、ビュー角βｍによるアーチファクト
が発生する。なお、Ｌｊｍ上の点Ｖｓ′は、ボクセルＶ
ｓの投影である。

【００５１】本発明は、近似的３次元フィルタ補正逆投
影における誤差は、コンボリューション（前処理）の方
向であるｘｙ平面とこのＸ線パスの方向である平面Ｐｊ
ｍのズレによって発生することに着眼したものである。
そこで、このパスの方向と前処理の方向とを一致させる
ことでアーチファクトを抑制する。

【００５２】ここで、ビュー角βｎによるアーチファク
トは、焦点βｎｆと焦点βｊｆとを含む平面による直線
Ｌｊｎ（不図示）上に発生する。つまり、ビュー角βｊ
以外の全ての焦点位置とボクセルの位置とから求まる直
線Ｌｊｋ；ｋ≠ｊに沿って、図６に示すようにアーチフ
ァクトが発生する。なお、ここではコーンビームを用い
てスキャンを行う場合であるから、同じ直線に沿って２
つのビュー角（焦点位置）からアーチファクトが発生す
ることに注意が必要である。例えば、直線Ｌｊｍと焦点
βｊｆを含む平面Ｐｊｍとスキャン軌道との交点は、β
ｍと、このβｍ以外の他の点βｍ′が存在するのであ
る。図６における細実線と太実線によってアーチファク
トが示されているのは、これを意味する。

【００５３】さて、ボクセルＶｓの周囲に発生するアー
チファクトを抑制するためは、図７に示すように、直線
Ｌｊｋの各々の方向に沿ってフィルタ処理を施せば良
い。

【００５４】

【数６】

【００５５】上式（３）に基づく処理は、例えば、参考
文献（特願平８−２３４２６５号「画像再構成装置にお
けるアーチファクト低減方法」）の記載を参照して実施
することが可能である。

【００５６】さて、上式（４）のＰｒｅ（ｐ）はアーチ
ファクト成分を最終的に除去するための前処理である。
ここではコーンビームを用いてスキャンを行う場合であ
るので、図６に示した各々の直線に対し、その方向に沿
ってエンハンスフィルタ処理（あるいはコンボリューシ
ョン）を行い、図６のアーチファクト成分が正負逆とな
るデータを生成して逆投影すればよい。これを任意のビ
ュー角βについて行えば、ボクセルＶｓ周囲のアーチフ
ァクトを抑制できる。

【００５７】以上、ボクセルＶｓおよびその投影である
Ｖｓ′に関するアーチファクトの抑制について説明し
た。

【００５８】以下ではボリュームデータ全体（すなわ
ち、ボクセルの集合を考慮する）を再構成する場合にお
けるアーチファクトの抑制について説明する。

【００５９】直線Ｌｊｍ上のデータには、平面Ｐｊｍ上
の信号及びアーチファクトのみが関係しており、ボリュ
ームデータの場合、ビュー角βｍからの逆投影で発生す
る信号およびアーチファクトは、焦点βｍｆと焦点βｊ
ｆとを含む平面Ｐｊｍ以外の全ての平面にも出現するこ
とを考慮しなければならない。

【００６０】そこで、図８に示すように全ての直線Ｌｊ
ｍθに沿って上述と同様の前処理を行う。同様に、焦点
位置も考慮して、ビュー角βｊ以外の全ての焦点位置か
ら求まる直線Ｌｊｋθ；ｋ≠ｊに沿って処理し（図９参
照）、逆投影を行えば良い。

【００６１】なお、ここでの前処理は次の式（５）に示
す通りである。

【００６２】

【数７】

【００６３】なお、ここではコンベンショナルスキャン
方式を考慮しているが、焦点軌道が螺旋状となるいわゆ
るヘリカルスキャン、又は他のスキャン方式を行う場合
であっても本発明の画像再構成法は適用可能である。す
なわち、「該当する投影データを収集した焦点位置（β
ｊｆ）と、それを除く全焦点位置（βｋｆ；ｋ≠ｊ）か
ら決定される全直線に沿ってフィルタ処理を施した後に
３次元逆投影する」という原理は、種々のスキャン方式
に適用可能である。

【００６４】また、焦点位置に応じてフィルタ形状を変
えてもよい。

【００６５】図８（ｂ）から容易に推測できるが、次式
（６）に示すように、例えば２次元エンハンスフィルタ
を近似的に施すといった２次元フィルタ処理を前処理と
して行ってもよい。

【００６６】

【数８】

【００６７】ところで、コーン角が比較的小さい場合、
Ｆｅｌｄｋａｍｐらの画像再構成法によっても比較的良
い近似が得られるので、かかる画像再構成法に本発明の
原理に基づく処理を補助的に追加しても良い。すなわ
ち、次式（７）に示すように、チャンネル方向について
はコンボリューション演算を行い、スライス方向につい
てはエンハンスフィルタ処理を行うように構成しても良
い。

【００６８】

【数９】

【００６９】あるいは次式のように処理しても良い。

【００７０】

【数１０】

【００７１】また、検出器が円筒の側面を切り取ったよ
うな形状の場合は、リサンプリング処理し、これを平面
検出器データに変換した後に上述した前処理を行うか、
あるいは、Ｐｒｅ（ｐ）を施す方向を変化させる。すな
わち、検出器が円筒型である場合、図５に対応する直線
Ｌｊｍは、図１０に示すように曲線Ｌｊｍ′となるの
で、この曲線に沿った方向、あるいは曲線Ｌｊｍ′の近
似直線Ｌｊｍ″の方向に沿ってＰｒｅ（ｐ）を施すよう
にすれば良い。

【００７２】なお、逆投影演算は特定の演算方法に限定
されない。例えば以下［１］〜［３］の参考文献に記載
の方法、その他の方法、及びこれらを組み合わせた方法
など、種々の方法を適用可能である。

【００７３】［１］“センタリング面を用いた逆投影
法” 特願平８−１０１５号「コーンビームＣＴ」に記載のセ
ンタリング面を用いた逆投影法である。

【００７４】［２］“直接逆投影法” 特願平８−１０２１８号「コーンビームＣＴ」に記載の
直接逆投影法である。

【００７５】［３］“コーンパラ変換による逆投影法” 特願平９−５０２３０号「画像再構成処理装置」に記載
のコーンパラ変換による逆投影法である。

【００７６】以上説明したように本実施形態によれば、
コーンビームＣＴの３次元画像再構成において、投影デ
ータを収集した焦点位置（βｊｆ）と、それを除く全焦
点位置（βｋｆ；ｋ≠ｊ）から決定される再投影面（面
検出器）上の全直線に沿ったフィルタ処理（「傾斜方向
フィルタ処理」）を施した後に３次元逆投影すること
で、再構成画像のアーチファクトを効果的に抑制するこ
とができる。

【００７７】（第２実施形態）第２実施形態は、コーン
ビームＣＴにおいて円及び直線軌道のスキャンを行う場
合の画像再構成に関する。図１１は、これらのスキャン
軌道、及びＦＯＶを示している。

【００７８】従来技術において述べた参考文献（２）及
び（３）に記載されている画像再構成処理の概略は下記
１．〜３．の通りである。

【００７９】

【数１１】

【００８０】１．［処理Ａ：重付け処理］投影データをFeldkampと同様にＺ座標に応じて重付けす
る。

【００８１】２．［処理Ｂ：Ramp Filtering処理B1(W
⁽¹⁾λ)]あるいは［Space-Variant Filtering 処理B2(W
⁽²⁾λ(r, θ))を行う］これは、そのデータが被写体の再構成領域の外側を通過
したか否かに従って決定するので、直線軌道か円軌道か
の違いではないことに注意を要する。

【００８２】３．［処理Ｃ：コーンビーム逆投影］Ｆｅｌｄｋａｍｐ逆投影とする。

【００８３】さて、臨床条件では、直線軌道のデータと
円軌道のデータとの収集時刻が異なることがある。この
ため、同じような特性の再構成関数でこれらのデータを
処理すると、アーチファクトが生じてしまう可能性が高
くなる。そこで、直線軌道で収集したデータは、ノイズ
とアーチファクト低減効果を狙って低分解能型の再構成
関数でコンボリューションし、円軌道で収集したデータ
は高分解能効果を狙って高分解能型の再構成関数でコン
ボリューションする。

【００８４】つまり本実施形態は、異なるスキャン軌道
で収集したデータを組み合わせて画像あるいはボリュー
ムを再構成する際に、スキャン軌道の相違に応じて再構
成関数を変えることを特徴とする。具体的には、下記の
通りである。

【００８５】

【数１２】

【００８６】ここで、添え字のＣは円軌道で収集したデ
ータを、Ｌは直線軌道で収集したデータを意味する。

【００８７】本実施形態によれば、例えば現在のスキャ
ノグラムを収集する代わりにコーンビームを照射しなが
らデータ収集して得た直線軌道データと、注目部位を決
定してスキャンした円軌道データとを組み合わせて合理
的な画質を得ることが出来る。

【００８８】（第３実施形態）第３実施形態は、分解能
を可変としたコーンビームＣＴに関する。

【００８９】図１２は分解能と再構成範囲の関係を模式
的に示す図である。

【００９０】例えば２０００ビュー収集を行うと想定す
る。本実施形態のコーンビームＣＴは、分解能可変型デ
ータ収集装置を具備しており、平面検出器素子列からの
データの束ね方を変化させることで奇数ビューについて
は狭い領域を高分解能にデータサンプリングし、偶数ビ
ューについては広い領域を低分解能にデータサンプリン
グする。

【００９１】そして、奇数ビューのデータに対しては高
分解能の再構成関数を適用し、その演算結果を狭い領域
（領域Ａ）に逆投影することで３次元再構成し、偶数ビ
ューのデータに対しては低分解の再構成関数を適用し、
その演算結果を奇数ビューよりも広い領域（領域Ｂ）に
逆投影することで３次元再構成する。

【００９２】これにより、領域Ｃについては、１回転に
亘って奇数ビューによるスライス方向に密な情報を持っ
たデータを用い、高分解能のスライス画像Ｓを再構成す
ることができる。

【００９３】また、領域ＤとＥについては、コーン角の
小さい検出器側の領域Ｄについては奇数ビューによる密
なデータが収集され、コーン角の大きい検出器側の領域
Ｅについては偶数ビューによる粗いデータが収集され、
１回転に亘ってデータが存在するのでスライス画像を再
構成することが出来る。このように、領域Ｃを高分解能
で再構成しつつ、領域ＤとＥという広い範囲を再構成す
ることが出来る。

【００９４】ここで、本実施形態の種々の変形例につい
て説明する。

【００９５】例えば、奇数ビューによるデータをスライ
ス方向にエンハンスフィルタ処理して分解能を更に高め
るようにしても良い。このとき、奇数ビューと偶数ビュ
ーとで再構成関数を変えても良い。

【００９６】また、本実施形態はコンベンショナルスキ
ャンを想定しているが、ヘリカルスキャンを行うコーン
ビームＣＴにも本発明は適用可能である。

【００９７】また、奇数ビューと偶数ビューとで分解能
可変収集を行うのではなく、２回転のスキャンを行っ
て、高分解能（狭領域）スキャンと、広範囲（低分解
能）スキャンとをそれぞれ別々に行うようにしても良
い。このとき、各々のスキャンで照射線量を変化させて
も良い。

【００９８】また、第２実施形態と本実施形態とを組み
合わせても良い。具体的には、円軌道スキャンの場合は
高分解能（高精細）モードとし、直線軌道スキャンの場
合は広範囲モードとしても良い。

【００９９】（第４実施形態）本実施形態は、投影デー
タ（検出器面上）における傾斜方向コンボリューション
再構成に関する。

【０１００】図１３は平面検出器と、スライス方向及び
チャンネル方向との位置関係を示し、図１４は本実施形
態による傾斜方向コンボリューションの手順を示す図で
ある。

【０１０１】本実施形態の３次元画像再構成は、図１４
に示す次の手順から成る。すなわち、まずは平面検出器
上の投影データｐを全てのθ（１８０°）について再投
影する。この再投影データ２Ｄｒｅｐ（ｐ）は次のよう
に表される。

【０１０２】

【数１３】

【０１０３】次に、全てのθ（１８０°）について、再
投影データ２Ｄｒｅｐ（ｐ）に対し、関数とのコンボリ
ューション処理を行うとともに、そのコンボリューショ
ン結果を逆投影し、逆投影データｐ’を得る。

【０１０４】

【数１４】

【０１０５】そしてｐ’を用い、３次元逆投影する。な
お、３次元逆投影におけるチャネル方向のコンボリュー
ションは不要である。

【０１０６】このような本実施形態による画像再構成に
よれば、検出器面上で２次元の再投影をし、その再投影
データについてコンボリューション処理及び逆投影をす
るので、高速に処理を行えるという利点が得られる。

【０１０７】さらに、上記再投影や逆投影処理に対し公
知のライノグラム法やＦＦＴ（高速フーリエ変換）法を
適用することで、さらなる高速化を図ることができる。

【０１０８】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず種々変形して実施可能である。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記のＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供できる。

【０１１０】（１）画像再構成におけるコーンビームア
ーチファクト等の抑制を図ったＸ線コンピュータ断層撮
影装置。

【０１１１】（２）直線及び円軌道の組み合わせスキャ
ンに応じた合理的な画像を得ることができるＸ線コンピ
ュータ断層撮影装置。

【０１１２】（３）高分解能の画像が得られるととも
に、再構成領域を拡大して粗い画像を得るＸ線コンピュ
ータ断層撮影装置。

【０１１３】（４）上記（１）よりも実装に適したコー
ンビームＣＴ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線コンピュータ
断層撮影装置の概略構成を示すブロック図。

【図２】第１実施形態に係る２次元画像再構成の原理を
説明するための図。

【図３】砂時計状のアーチファクト（コーンビームアー
チファクト）を示す図。

【図４】第１実施形態に係り、本発明の３次元画像再構
成の原理を説明するための図であって、焦点βｍｆ、直
線Ｌｍ、直線Ｌｊｍ、及び平面Ｐｊｍを示す図。

【図５】第１実施形態に係り、検出面βｊｄ上における
直線Ｌｊｍを示す図。

【図６】第１実施形態に係り、直線Ｌｊｋ（ｋ≠ｊ）を
示す図。

【図７】第１実施形態に係り、直線Ｌｊｋへのフィルタ
処理を示す図。

【図８】第１実施形態に係り、直線Ｌｊｍθを示す図。

【図９】第１実施形態に係り、直線Ｌｊｋθ（ｋ≠ｊ）
を示す図。

【図１０】第１実施形態に係り、曲線Ｌｊｍ′を示す
図。

【図１１】Ｘ線の焦点が直線及び円軌道を描く場合のス
キャンのジオメトリを示す図。

【図１２】本発明の第３実施形態に係り、分解能と再構
成範囲の関係を模式的に示す図。

【図１３】本発明の第４実施形態に係り、平面検出器
と、スライス方向及びチャンネル方向との位置関係を示
す図。

【図１４】上記第４実施形態に係る傾斜方向コンボリュ
ーションの手順を示す図。

【図１５】従来技術に係り、ファンビームＣＴ及びコー
ンビームＣＴのビーム形状及び検出器を模式的に示す
図。

【図１６】従来技術に係り、ＣＢＰ法による再構成処理
の流れを示す図。

【符号の説明】

１０…コーンビームＣＴ１１…システム制御部１３…架台・寝台制御部１５…寝台移動部１７…Ｘ線制御装置１９…高電圧発生装置２１…Ｘ線管２３…面検出器２５…架台２７…データ収集部３１…画像再構成部３３…表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面検出器を有し、コーンビームデータ
を収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、焦点軌跡に対応する特定の傾斜方向に沿って投影データ
をフィルタ処理するフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理が施された投影データを３次元逆投影
する３次元逆投影手段と、を具備することを特徴とする
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】平面検出器を有し、コーンビームデータ
を収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、投影データを２次元フィルタ処理する２次元フィルタ処
理手段と、前記２次元フィルタ処理がなされた投影データを３次元
逆投影する３次元逆投影手段と、を具備することを特徴
とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】平面検出器を有し、コーンビームデータ
を収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、投影データをチャネル方向に沿って１次元コンボリュー
ションし、さらにスライス方向に沿ってフィルタ処理す
るフィルタ処理手段と、前記１次元コンボリューション及びフィルタ処理が施さ
れた投影データを３次元逆投影する３次元逆投影手段
と、を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層
撮影装置。
【請求項４】平面検出器を有し、コーンビームデータ
を収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、少なくとも２種類の軌道をスキャンするスキャン手段
と、前記平面検出器から得られたデータに対し、前記スキャ
ン軌道の相違に応じて異なるコンボリューション関数を
用い、分解能の異なる画像を再構成する再構成手段と、
を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影
装置。
【請求項５】第１の収集範囲のコーンビームデータ及
びこの第１の収集範囲よりも広い第２の収集範囲のコー
ンビームデータを収集する収集手段と、前記第２の収集範囲のコーンビームデータを第１の分解
能で３次元再構成し、及び前記第１の収集範囲のコーン
ビームデータを前記第１の分解能よりも高い第２の分解
能で３次元再構成する３次元再構成手段と、を具備する
ことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】前記収集手段は、１回転目のスキャンに
おいて前記第１の収集範囲のコーンビームを収集し、２
回転目のスキャンにおいて前記第２の収集範囲のコーン
ビームデータを収集することを特徴とする請求項５に記
載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】前記収集手段は、前記第１、第２の収集
範囲のコーンビームデータを奇数ビューと偶数ビューと
で交互に収集することを特徴とする請求項５に記載のＸ
線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】平面検出器を有し、コーンビームデータ
を収集するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、前記平面検出器上の投影データを再投影する再投影手段
と、前記再投影データを所定の関数とコンボリューション処
理するコンボリューション手段と、前記コンボリューションデータを前記平面検出器上に逆
投影する逆投影手段と、前記逆投影データを３次元再構成する３次元再構成手段
と、を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層
撮影装置。
【請求項９】前記再投影手段は、ライノグラム法又は
高速フーリエ変換法により前記投影データを再投影する
ことを特徴とする請求項８に記載のＸ線コンピュータ断
層撮影装置。
【請求項１０】前記逆投影手段は、ライノグラム法又
は高速フーリエ変換法により前記コンボリューションデ
ータを逆投影することを特徴とする請求項８に記載のＸ
線コンピュータ断層撮影装置。